DE102014115638B4 - Gas sensor element, gas sensor, and method for producing a gas sensor element - Google Patents
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Abstract
Gassensorelement (7, 207), aufweisend:einen im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedelementkörper (70, 270), der sich in einer Längsrichtung erstreckt und in oder an seinem vorderen Endbereich einen Erfassungsabschnitt (90) zur Erfassung eines bestimmten Gases, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, aufweist; undeine poröse Schutzschicht (17), die auf eine solche Weise an einer vorderen Endfläche (127) und Seitenflächen (21, 23, 111, 113) des Elementkörpers (70, 270) bereitgestellt ist, dass sie wenigstens den Erfassungsabschnitt (90) bedeckt,wobei das Gassensorelement (7, 207) wenigstens einen Zwischenraum (18) aufweist, der gebildet ist, um den Elementkörper (70, 270) und die Schutzschicht (17) zu trennen, wobei der Zwischenraum (18) nur in einem vorderen Bereich (E1), der sich vor einer Stelle (19) an den Seitenflächen des Elementkörpers (70, 270) befindet, an der die Schutzschicht (17) ihre größte Dicke aufweist, bereitgestellt ist;wobei der Zwischenraum (18) so an wenigstens einem Eckpunkt von vier Eckpunkten (74) eines vorderen Endes des Elementkörpers (70, 270) gebildet ist, dass sich der Zwischenraum über drei Flächen des Elementkörpers (70, 270), die den Eckpunkt definieren, erstreckt; undwobei die Schutzschicht (17) mit wenigstens einem Abschnitt der vorderen Endfläche (127) in Kontakt steht, und mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen (21, 23, 111, 113) in dem vorderen Bereich in Kontakt steht.A gas sensor element (7, 207) comprising:a substantially rectangular parallelepiped element body (70, 270) extending in a longitudinal direction and having in or at its front end region a detection portion (90) for detecting a specific gas contained in a gas to be measured; anda porous protective layer (17) provided on a front end surface (127) and side surfaces (21, 23, 111, 113) of the element body (70, 270) in such a manner that it covers at least the detection portion (90),wherein the gas sensor element (7, 207) has at least one gap (18) formed to separate the element body (70, 270) and the protective layer (17), the gap (18) being provided only in a front region (E1) located in front of a location (19) on the side surfaces of the element body (70, 270) where the protective layer (17) has its greatest thickness;wherein the gap (18) is formed at at least one corner point of four corner points (74) of a front end of the element body (70, 270) in such a manner that the gap extends over three surfaces of the element body (70, 270) defining the corner point; andwherein the protective layer (17) is in contact with at least a portion of the front end surface (127), and is in contact with at least a portion of the four side surfaces (21, 23, 111, 113) in the front region.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gassensorelement zur Erfassung eines bestimmten Gases, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, einen Gassensor, der das Gassensorelement aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements.The present invention relates to a gas sensor element for detecting a specific gas contained in a gas to be measured, a gas sensor having the gas sensor element, and a method for manufacturing the gas sensor element.
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
Ein herkömmlich bekannter Gassensor, der ein Gassensorelement zur Erfassung eines bestimmten Gases, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, aufweist, ist zum Beispiel ein Sauerstoffsensor, der in einen Abgasfließweg wie etwa ein Auspuffrohr eines Verbrennungsmotors eingebaut ist und bei der Steuerung der Verbrennung des Verbrennungsmotors durch Erfassen einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas benutzt wird. Der Sauerstoffsensor weist zum Beispiel ein röhrenförmiges Metallgehäuse und ein plattenartiges Gassensorelement, das in dem Metallgehäuse gehalten wird, auf.A conventionally known gas sensor having a gas sensor element for detecting a specific gas contained in a gas to be measured is, for example, an oxygen sensor which is installed in an exhaust gas flow path such as an exhaust pipe of an internal combustion engine and is used in controlling combustion of the internal combustion engine by detecting an oxygen concentration in the exhaust gas. The oxygen sensor has, for example, a tubular metal case and a plate-like gas sensor element held in the metal case.
Das Gassensorelement umfasst einen plattenartigen Elementkörper, der sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine Schutzschicht, die aus einem porösen Material gebildet ist, auf der Oberfläche des Elementkörpers. Der Elementkörper umfasst einen Erfassungsabschnitt, der in seinem in der Längsrichtung vorderen Abschnitt bereitgestellt ist und zur Erfassung eines bestimmten Gases, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, geeignet ist. Die Schutzschicht ist auf eine solche Weise in einem in der Längsrichtung vorderen Endabschnitt des Elementkörpers bereitgestellt, dass sie wenigstens den Erfassungsabschnitt bedeckt.The gas sensor element includes a plate-like element body extending in the longitudinal direction and a protective layer formed of a porous material on the surface of the element body. The element body includes a detection portion provided in its longitudinally front portion and capable of detecting a specific gas contained in a gas to be measured. The protective layer is provided in a longitudinally front end portion of the element body in such a manner as to cover at least the detection portion.
Die Schutzschicht ist zum Schutz des Elementkörpers bereitgestellt. Ein direktes Anhaften von kondensiertem Wasser kann den erhitzten Elementkörper durch einen Temperaturschock zerbrechen. Daher kann durch die Bereitstellung der Schutzschicht, um ein direktes Anhaften von kondensiertem Wasser oder dergleichen an dem Elementkörper zu unterdrücken, ein Brechen des Elementkörpers unterdrückt werden. Die Schutzschicht weist eine bestimmte Dicke auf, um zu gestatten, dass kondensiertes Wasser verdampft, bevor es den Elementkörper erreicht.The protective layer is provided to protect the element body. Direct adhesion of condensed water may break the heated element body by thermal shock. Therefore, by providing the protective layer to suppress direct adhesion of condensed water or the like to the element body, breakage of the element body can be suppressed. The protective layer has a certain thickness to allow condensed water to evaporate before it reaches the element body.
Ein bekanntes Verfahren zur Bildung der Schutzschicht des Gassensorelements ist ein Eintauchprozess, bei dem ein vorderer Endabschnitt des Elementkörpers in eine Aufschlämmung, die durch Mischen von Keramikpulver, Wasser und einem porenbildenden Mittel (zum Beispiel Kohlenstoffpulver) angefertigt wurde, eingetaucht wird; siehe das Patentdokument 1. Die auf den Elementkörper aufgebrachte Aufschlämmung wird einer Wärmebehandlung unterzogen und wird zu der Schutzschicht.A known method for forming the protective layer of the gas sensor element is an immersion process in which a front end portion of the element body is immersed in a slurry prepared by mixing ceramic powder, water, and a pore-forming agent (for example, carbon powder); see
Dokumente des Stands der TechnikState of the art documents
Patentdokument 1: Patentoffenlegungsschrift (kokai)
Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention
Doch der oben genannte Eintauchprozess ist mit dem folgenden Problem verbunden. Da die Dicke der Schutzschicht an bestimmten Stellen, insbesondere in der Nähe von vier Eckpunkten an dem vorderen Ende des Elementkörpers, abnimmt, muss das Eintauchen mehrere Male durchgeführt werden, um an diesen bestimmten Stellen eine ausreichende Dicke der Schutzschicht zu gewährleisten.However, the above dipping process involves the following problem. Since the thickness of the protective layer decreases at certain locations, especially near four corner points at the front end of the element body, dipping must be performed several times to ensure sufficient thickness of the protective layer at these certain locations.
Dabei verleiht das mehrmalige Eintauchen jenen Abschnitten der Schutzschicht, die durch ein einziges (einmaliges) Eintauchen eine ausreichende Dicke der Schutzschicht aufweisen könnten, eine übermäßige Dicke. Daher steigt das gesamte Volumen der Schutzschicht an, und nimmt entsprechend die Wärmekapazität der Schutzschicht zu, was zusammen mit einer Zunahme der Zeit, die für die Aktivierung des Sensorelements nötig ist, zu einem unnötigen Stromverbrauch durch ein Heizelement führt.The repeated immersion imparts excessive thickness to those sections of the protective layer that could have a sufficient thickness of the protective layer with a single (single) immersion. Therefore, the total volume of the protective layer increases and the heat capacity of the protective layer increases accordingly, which, together with an increase in the time required for the activation of the sensor element, leads to unnecessary power consumption by a heating element.
Eine vorstellbare Maßnahme, um dieses Problem zu lösen, ist der Einsatz eines Sprühprozesses, um die Aufschlämmung nach der Aufbringung der Aufschlämmung durch ein einziges Eintauchen mittels eines Zerstäubers auf jene bestimmten Stellen aufzubringen, an denen durch das einmalige Eintauchen keine ausreichende Dicke besteht.One conceivable measure to solve this problem is to use a spraying process to spray the slurry after application of the slurry by a single immersion using a atomizer to those specific areas where a single dip does not provide sufficient thickness.
Doch bei dem Sprühprozess besteht die Neigung zu einer Verschwendung der Aufschlämmung; da die Aufschlämmung in der Form eines Nebels aufgesprüht wird, tropft insbesondere ein Teil der Aufschlämmung ab, ohne auf den Elementkörper aufgebracht zu werden. Außerdem ist der Sprühprozess mit dem folgenden Problem verbunden: da die Sprühmenge pro Einheitszeit gering ist, und daher die Arbeitszeit für das Sprühen lang wird, werden die Schritte zur Bildung der Schutzschicht mühsam.However, the spraying process tends to cause waste of the slurry; in particular, since the slurry is sprayed in the form of a mist, part of the slurry drops off without being applied to the element body. In addition, the spraying process involves the following problem: since the spray amount per unit time is small and therefore the working time for spraying becomes long, the steps for forming the protective layer become troublesome.
Angesichts des obigen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gassensorelement bereitzustellen, dessen Schutzschicht eine geringere Wärmekapazität als eine durch einen Eintauchprozess gebildete herkömmliche Schutzschicht aufweist, und einen Gassensor, der das Gassensorelement aufweist, wie auch ein Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements bereitzustellen.In view of the above problem, an object of the present invention is to provide a gas sensor element whose protective layer has a lower heat capacity than a conventional protective layer formed by an immersion process, and a gas sensor comprising the gas sensor element, as well as a method for manufacturing the gas sensor element.
Die vorliegende Erfindung stellt gemäß einer Ausführungsform ein Gassensorelement bereit, das einen rechteckigen Parallelepipedelementkörper und eine poröse Schutzschicht umfasst. Der Elementkörper erstreckt sich in einer Längsrichtung und weist in oder an seinem vorderen Endbereich einen Erfassungsabschnitt zur Erfassung eines bestimmten Gases (zum Beispiel eines Gasbestandteils), das in einem zu messenden Gas (zum Beispiel einem Gasgemisch) enthalten ist, auf. Die poröse Schutzschicht ist auf eine solche Weise auf oder an einer vorderen Endfläche und Seitenflächen des Elementkörpers bereitgestellt oder angeordnet, dass sie wenigstens den Erfassungsabschnitt bedeckt.The present invention, according to an embodiment, provides a gas sensor element comprising a rectangular parallelepiped element body and a porous protective layer. The element body extends in a longitudinal direction and has in or at its front end portion a detection portion for detecting a specific gas (for example, a gas component) contained in a gas to be measured (for example, a gas mixture). The porous protective layer is provided or arranged on or at a front end surface and side surfaces of the element body in such a manner as to cover at least the detection portion.
Das Gassensorelement weist wenigstens einen Zwischenraum auf, der gebildet ist, um den Elementkörper und die Schutzschicht zu trennen (zum Beispiel ist der wenigstens eine Zwischenraum zwischen dem Elementkörper und der Schutzschicht definiert), wobei der Zwischenraum nur in einem vorderen Bereich bereitgestellt ist, der sich vor der Stelle oder dem Ort an den Seitenflächen des Elementkörpers befindet, an der bzw. dem die Schutzschicht ihre größte Dicke aufweist.The gas sensor element has at least one gap formed to separate the element body and the protective layer (for example, the at least one gap is defined between the element body and the protective layer), the gap being provided only in a front region located in front of the location or place on the side surfaces of the element body where the protective layer has its greatest thickness.
Der Zwischenraum ist so an wenigstens einem Eckpunkt von vier Eckpunkten eines vorderen Endes des Elementkörpers bereitgestellt (zum Beispiel daran angrenzend eingerichtet), dass sich der Zwischenraum über drei Flächen des Elementkörpers, die den Eckpunkt definieren, erstreckt, und die Schutzschicht steht mit wenigstens einem Abschnitt der vorderen Endfläche in Kontakt, und steht mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen in dem vorderen Bereich in Kontakt.The gap is provided at (for example, arranged adjacent to) at least one corner point of four corner points of a front end of the element body such that the gap extends over three surfaces of the element body defining the corner point, and the protective layer is in contact with at least a portion of the front end surface and is in contact with at least a portion of the four side surfaces in the front region.
Bei dem so gestalteten Gassensorelement ist der Zwischenraum zum Trennen des Elementkörpers und der Schutzschicht so an dem Eckpunkt des vorderen Endes des Elementkörpers, an dem die Dicke der Schutzschicht wahrscheinlich gering werden wird, bereitgestellt, dass sich der Zwischenraum über drei Flächen des Elementkörpers, die den Eckpunkt definieren, erstreckt. Dadurch ist es selbst dann, wenn die Dicke der Schutzschicht in der Nähe des Eckpunkts gering ist, möglich, ein Brechen des Eckpunkts des vorderen Endes des Elementkörpers, das sich andernfalls aus einem Temperaturschock ergeben könnte, der von einem Anhaften von Wasser herrührt, zu unterdrücken. Dies liegt daran, dass der Zwischenraum, der an dem Eckpunkt bereitgestellt ist, kondensiertes Wasser, das an der Schutzschicht anhaftet, dazu bringt, unter Umgehung des Zwischenraums in die Schutzschicht einzudringen, wodurch verhindert wird, dass das kondensierte Wasser den Eckpunkt erreicht.In the gas sensor element thus constructed, the gap for separating the element body and the protective layer is provided at the corner point of the front end of the element body where the thickness of the protective layer is likely to become small so that the gap extends over three surfaces of the element body defining the corner point. Thereby, even if the thickness of the protective layer is small near the corner point, it is possible to suppress breakage of the corner point of the front end of the element body, which might otherwise result from a temperature shock resulting from adhesion of water. This is because the gap provided at the corner point causes condensed water adhering to the protective layer to penetrate into the protective layer bypassing the gap, thereby preventing the condensed water from reaching the corner point.
Das heißt, verglichen mit einer herkömmlichen Schutzschicht, die durch einen Eintauchprozess gebildet wird, kann die Dicke, und daher die Wärmekapazität, der Schutzschicht verringert werden.That is, compared with a conventional protective layer formed by an immersion process, the thickness, and therefore the heat capacity, of the protective layer can be reduced.
Außerdem ist der Zwischenraum nur in dem vorderen Bereich gebildet, der sich vor der Stelle oder dem Ort an den Seitenflächen des Elementkörpers befindet, an der bzw. dem die Schutzschicht ihre größte Dicke aufweist. Dank dieses Merkmals ist es möglich, zu verhindern, dass kondensiertes Wasser den Eckpunkt durch den Zwischenraum erreicht, und ist es auch möglich, eine Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht und dem Elementkörper in einem Bereich, der sich hinter der Stelle an den Seitenflächen des Elementkörpers befindet, an der die Schutzschicht ihre größte Dicke aufweist, zu verhindern.In addition, the gap is formed only in the front region located in front of the point or location on the side surfaces of the element body where the protective layer has its greatest thickness. Thanks to this feature, it is possible to prevent condensed water from reaching the corner point through the gap, and it is also possible to prevent deterioration of the adhesion between the protective layer and the element body in a region located behind the point on the side surfaces of the element body where the protective layer has its greatest thickness.
Zudem steht die Schutzschicht mit wenigstens einem Abschnitt der vorderen Endfläche des Elementkörpers in Kontakt, und steht sie mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen in dem vorderen Bereich in Kontakt. Dadurch kann trotz des Umstands, dass der Zwischenraum, der auf eine solche Weise gebildet ist, dass er den Elementkörper und die Schutzschicht trennt, in dem vorderen Bereich bereitgestellt ist, eine Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht und dem Elementkörper selbst in dem vorderen Bereich unterdrückt werden.In addition, the protective layer is in contact with at least a portion of the front end face of the element body, and is in contact with at least a portion of the four side faces in the front area. Thereby, despite the fact that the gap formed in such a manner as to separate the element body and the protective layer is provided in the front area, deterioration of the adhesion between the protective layer and the element body itself in the front region can be suppressed.
Somit kann die vorliegende Erfindung ein Gassensorelement bereitstellen, das eine Schutzschicht aufweist, deren Wärmekapazität geringer jene als einer durch einen Eintauchprozess gebildeten herkömmlichen Schutzschicht ist.Thus, the present invention can provide a gas sensor element having a protective layer whose heat capacity is lower than that of a conventional protective layer formed by an immersion process.
Der bei der vorliegenden Erfindung genannte „im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedelementkörper“ umfasst nicht nur einen rechteckigen Parallelepipedelementkörper sondern auch einen Elementkörper in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds, dessen Kanten abgeschrägt sind. Im Fall eines Elementkörpers mit abgeschrägten Kanten bezeichnen „vier Eckpunkten eines vorderen Endes des Elementkörpers“ Kammlinien, die durch die Abschrägungen und die vordere Endfläche definiert sind.The "substantially rectangular parallelepiped element body" referred to in the present invention includes not only a rectangular parallelepiped element body but also an element body in the shape of a rectangular parallelepiped whose edges are chamfered. In the case of an element body with chamfered edges, "four vertices of a front end of the element body" mean ridge lines defined by the chamfers and the front end surface.
Für die Bereitstellung des Zwischenraums besteht keine bestimmte Beschränkung, solange der Zwischenraum an wenigstens einem von vier Eckpunkten an dem vorderen Ende des Elementkörpers bereitgestellt ist. Der Zwischenraum kann an einem einzelnen Eckpunkt bereitgestellt sein, bzw. die Zwischenräume können an den vier Eckpunkten bereitgestellt sein. Darüber hinaus können die Zwischenräume in einer Eins-zu-Eins-Beziehung an den Eckpunkten bereitgestellt sein oder kann ein einzelner Zwischenraum über mehreren Eckpunkten hinweg bereitgestellt sein.There is no particular limitation on the provision of the gap as long as the gap is provided at at least one of four corner points at the front end of the element body. The gap may be provided at a single corner point, or the gaps may be provided at the four corner points. Moreover, the gaps may be provided in a one-to-one relationship at the corner points, or a single gap may be provided across multiple corner points.
Es genügt, wenn die Schutzschicht mit wenigstens einem Abschnitt der vorderen Endfläche des Elementkörpers in Kontakt steht. Daher kann die Schutzschicht mit einem Abschnitt der vorderen Endfläche in Kontakt stehen oder mit der gesamten vorderen Endfläche mit Ausnahme des Zwischenraums in Kontakt stehen.It is sufficient that the protective layer is in contact with at least a portion of the front end surface of the element body. Therefore, the protective layer may be in contact with a portion of the front end surface or may be in contact with the entire front end surface except for the gap.
Es genügt, wenn die Schutzschicht mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen in dem vorderen Bereich in Kontakt steht. Daher kann die Schutzschicht mit einer Seitenfläche in dem vorderen Bereich in Kontakt stehen oder mit jeder der vier Seitenflächen in dem vorderen Bereich in Kontakt stehen.It is sufficient if the protective layer is in contact with at least a portion of the four side surfaces in the front region. Therefore, the protective layer may be in contact with one side surface in the front region or may be in contact with each of the four side surfaces in the front region.
Bei dem oben beschriebenen Sensorelement kann die Schutzschicht mit wenigstens einem Abschnitt einer jeden der vier Seitenflächen in dem vorderen Bereich in Kontakt stehen.In the sensor element described above, the protective layer may be in contact with at least a portion of each of the four side surfaces in the front region.
Wenn die Schutzschicht mit wenigstens einem Abschnitt einer jeden der vier Seitenflächen in dem vorderen Bereich in Kontakt steht, ist es möglich, die Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht und den Seitenflächen des Elementkörpers in dem vorderen Abschnitt noch weiter zu unterdrücken. Dadurch wird es noch unwahrscheinlicher, dass es zu einer Trennung der Schutzschicht von dem Elementkörper kommt.When the protective layer is in contact with at least a portion of each of the four side surfaces in the front portion, it is possible to further suppress deterioration of the adhesion between the protective layer and the side surfaces of the element body in the front portion. This makes it even less likely that the protective layer will separate from the element body.
Bei dem oben beschriebenen Gassensorelement kann der Elementkörper durch einen Abschnitt der vorderen Endfläche und Abschnitte der Seitenflächen in dem vorderen Endbereich mit der Schutzschicht in Kontakt stehen, wobei die gesamte Flächenausdehnung des Abschnitts der vorderen Endfläche und der Abschnitte der Seitenflächen die Hälfte der gesamten Flächenausdehnung der vorderen Endfläche und der Seitenflächen beträgt.In the gas sensor element described above, the element body may be in contact with the protective layer through a portion of the front end surface and portions of the side surfaces in the front end region, wherein the total surface area of the portion of the front end surface and the portions of the side surfaces is half of the total surface area of the front end surface and the side surfaces.
In diesem Fall kann in dem vorderen Endbereich eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen dem Elementkörper und der Schutzschicht sichergestellt werden. Daher wird es noch unwahrscheinlicher, dass es zu einer Trennung der Schutzschicht von dem Elementkörper kommt.In this case, a sufficiently large contact area between the element body and the protective layer can be ensured in the front end region. Therefore, it becomes even less likely that the protective layer will separate from the element body.
Bei dem oben genannten Gassensorelement kann ein Zwischenraum an nur einem Eckpunkt bereitgestellt sein.In the above-mentioned gas sensor element, a gap may be provided at only one corner point.
Das heißt, da bei diesem Gassensorelement ein Zwischenraum an nur einem Eckpunkt bereitgestellt ist, ist kein einzelner Zwischenraum über mehrere Eckpunkte hinweg bereitgestellt. Daher ist es möglich zu verhindern, dass der Zwischenraum an der Außenfläche des vorderen Endbereichs des Elementkörpers einen übermäßig großen Bereich einnimmt, wodurch eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen dem Elementkörper und der Schutzschicht sichergestellt wird.That is, in this gas sensor element, since a gap is provided at only one corner point, a single gap is not provided across multiple corner points. Therefore, it is possible to prevent the gap on the outer surface of the front end portion of the element body from occupying an excessively large area, thereby ensuring a sufficiently large contact area between the element body and the protective layer.
Da somit gemäß diesem Gassensorelement eine große Kontaktfläche zwischen dem Elementkörper und der Schutzschicht sichergestellt werden kann, kann die Trennung der Schutzschicht von dem Elementkörper noch weiter unterdrückt werden.Thus, according to this gas sensor element, since a large contact area between the element body and the protective layer can be ensured, the separation of the protective layer from the element body can be further suppressed.
Bei dem oben genannten Gassensorelement können mehrere (zum Beispiel wenigstens zwei) Zwischenräume bereitgestellt sein.In the above-mentioned gas sensor element, a plurality of (for example, at least two) gaps may be provided.
Falls mehrere Zwischenräume bereitgestellt sind, ist es möglich, zu verhindern, dass kondensiertes Wasser die mehreren Eckpunkte des Elementkörpers erreicht, wodurch ein Brechen des Elementkörpers, das sich andernfalls aus einem Temperaturschock ergeben könnte, der von einem Anhaften von Wasser herrührt, unterdrückt wird.If a plurality of gaps are provided, it is possible to prevent condensed water from reaching the plurality of corner points of the element body, thereby suppressing breakage of the element body that might otherwise result from a temperature shock resulting from water adhesion.
Insbesondere kann der Zwischenraum bei dem oben beschriebenen Gassensorelement an jedem von wenigstens zwei diagonal angeordneten Eckpunkten der vier Eckpunkte des vorderen Endes des Elementkörpers bereitgestellt sein.In particular, in the gas sensor element described above, the gap may be provided at each of at least two diagonally arranged corner points of the four corner points of the front end of the element body.
Bei dem oben genannten Gassensorelement kann die von dem Eckpunkt in der Breitenrichtung des Elementkörpers gemessene Höchstbreite des Zwischenraums kleiner als die Hälfte der Breite des Elementkörpers sein.In the above-mentioned gas sensor element, the maximum width of the gap measured from the corner point in the width direction of the element body may be smaller than half the width of the element body.
Falls die Höchstbreite des Zwischenraums kleiner als die Hälfte der Breite des Elementkörpers ist, ist es möglich, zu verhindern, dass der Zwischenraum an der Außenfläche des vorderen Bereichs des Elementkörpers einen übermäßig großen Bereich einnimmt, wodurch an der Außenfläche des Elementkörpers ein ausreichend großer Kontaktbereich sichergestellt wird, an dem der Elementkörper mit der Schutzschicht in Kontakt steht.If the maximum width of the gap is less than half the width of the element body, it is possible to prevent the gap from occupying an excessively large area on the outer surface of the front portion of the element body, thereby ensuring a sufficiently large contact area on the outer surface of the element body where the element body is in contact with the protective layer.
Bei dem oben genannten Gassensorelement kann die von dem Eckpunkt in der Dickenrichtung des Elementkörpers gemessene Höchstdicke des Zwischenraums kleiner als die Hälfte der Dicke des Elementkörpers sein.In the above-mentioned gas sensor element, the maximum thickness of the gap measured from the corner point in the thickness direction of the element body may be smaller than half the thickness of the element body.
Falls die Höchstdicke des Zwischenraums kleiner als die Hälfte der Dicke des Elementkörpers ist, ist es möglich, zu verhindern, dass der Zwischenraum an der Außenfläche des vorderen Bereichs des Elementkörpers einen übermäßig großen Bereich einnimmt, wodurch an der Außenfläche des Elementkörpers ein ausreichend großer Kontaktbereich sichergestellt wird, an dem der Elementkörper mit der Schutzschicht in Kontakt steht.If the maximum thickness of the gap is less than half the thickness of the element body, it is possible to prevent the gap from occupying an excessively large area on the outer surface of the front portion of the element body, thereby ensuring a sufficiently large contact area on the outer surface of the element body where the element body is in contact with the protective layer.
Als nächstes stellt die vorliegenden Erfindung gemäß einer Ausführungsform einen Gassensor bereit, der ein Gassensorelement nach einem der oben genannten Gassensorelemente umfasst, welches dazu geeignet ist, ein bestimmtes Gas, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, zu erfassen.Next, according to an embodiment, the present invention provides a gas sensor comprising a gas sensor element according to any one of the above-mentioned gas sensor elements, which is capable of detecting a specific gas contained in a gas to be measured.
Der Gassensor umfasst ein beliebiges der oben genannten Gassensorelemente, bei dem einen Brechen der Eckpunkte des vorderen Endes des Elementkörpers, das sich andernfalls aus einem Temperaturschock infolge eines Anheftens von Wasser ergeben könnte, unterdrückt werden kann. Außerdem kann die Schutzschicht des Gassensorelements eine geringere Dicke als eine durch einen Eintauchprozess gebildete herkömmliche Schutzschicht aufweisen und daher weist sie eine geringere Wärmekapazität als die herkömmliche Schutzschicht auf.The gas sensor includes any of the above-mentioned gas sensor elements in which breakage of the corner points of the front end of the element body, which might otherwise result from a temperature shock due to adhesion of water, can be suppressed. In addition, the protective layer of the gas sensor element can have a smaller thickness than a conventional protective layer formed by an immersion process and therefore has a smaller heat capacity than the conventional protective layer.
Daher kann der Gassensor der vorliegenden Erfindung so gestaltet sein, dass er das Gassensorelement aufweist, dessen Schutzschicht eine geringere Wärmekapazität als eine herkömmliche Schutzschicht aufweist.Therefore, the gas sensor of the present invention can be designed to have the gas sensor element whose protective layer has a lower heat capacity than a conventional protective layer.
Als nächstes stellt die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung eines Gassensorelements, umfassend einen im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedelementkörper, der sich in einer Längsrichtung erstreckt und in oder an seinem vorderen Endbereich einen Erfassungsabschnitt zur Erfassung eines bestimmten Gases, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, aufweist, und eine poröse Schutzschicht, die auf eine solche Weise an einer vorderen Endflächen und Seitenflächen des Elementkörpers bereitgestellt ist, dass sie wenigstens den Erfassungsabschnitt bedeckt, bereit.Next, according to an embodiment, the present invention provides a method for manufacturing a gas sensor element comprising a substantially rectangular parallelepiped element body extending in a longitudinal direction and having in or at its front end portion a detection portion for detecting a specific gas contained in a gas to be measured, and a porous protective layer provided on a front end surface and side surfaces of the element body in such a manner as to cover at least the detection portion.
Das durch dieses Herstellungsverfahren hergestellte Gassensorelement weist wenigstens einen Zwischenraum auf, der gebildet ist, um den Elementkörper und die Schutzschicht zu trennen, wobei der Zwischenraum nur in einem vorderen Bereich bereitgestellt ist, der sich vor einer Stelle an den Seitenflächen des Elementkörpers befindet, an denen die Schutzschicht ihre größte Dicke aufweist. Der Zwischenraum ist so an wenigstens einem Eckpunkt von vier Eckpunkten eines vorderen Endes des Elementkörpers bereitgestellt, dass sich der Zwischenraum über drei Flächen des Elementkörpers, die den Eckpunkt definieren, erstreckt. Die Schutzschicht steht mit wenigstens einem Abschnitt der vorderen Endfläche in Kontakt, und steht mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen in dem vorderen Endbereich in Kontakt.The gas sensor element manufactured by this manufacturing method has at least one gap formed to separate the element body and the protective layer, the gap being provided only in a front region located in front of a location on the side surfaces of the element body where the protective layer has its greatest thickness. The gap is thus provided at at least one corner point of four corner points of a front end of the element body. that the gap extends over three surfaces of the element body defining the corner point. The protective layer is in contact with at least a portion of the front end surface, and is in contact with at least a portion of the four side surfaces in the front end region.
Das Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements umfasst einen Lösemittelanordnungsschritt, um an einer Außenfläche des Elementkörpers in einem Bereich, in dem der Zwischenraum gebildet werden soll, ein flüchtiges Lösemittel anzuordnen, einen Schutzschichtbildungsschritt, um an dem Elementkörper, an dem das flüchtige Lösemittel zurückgeblieben ist, eine grüne Schutzschicht, die durch eine Wärmebehandlung zu der Schutzschicht werden soll, auf eine solche Weise zu bilden, dass sie wenigstens den Erfassungsabschnitt bedeckt, und einen Wärmebehandlungsschritt, um an dem Elementkörper, an dem die grüne Schutzschicht gebildet ist, eine Wärmebehandlung vorzunehmen, wodurch die Schutzschicht gebildet wird, wobei das flüchtige Lösemittel während eines Zeitraums von dem Beginn des Lösemittelanordnungsschritts bis zu dem Ende des Wärmebehandlungsschritts verflüchtigt wird, wodurch der Zwischenraum gebildet wird.The method of manufacturing the gas sensor element includes a solvent arranging step of arranging a volatile solvent on an outer surface of the element body in a region where the gap is to be formed, a protective layer forming step of forming, on the element body where the volatile solvent remains, a green protective layer to become the protective layer by heat treatment in such a manner as to cover at least the detection portion, and a heat treatment step of heat treating the element body where the green protective layer is formed, thereby forming the protective layer, wherein the volatile solvent is volatilized during a period from the start of the solvent arranging step to the end of the heat treatment step, thereby forming the gap.
Das heißt, der Zwischenraum kann im Verlauf einer Reihe der folgenden Schritte als Ergebnis einer Verflüchtigung des flüchtigen Lösemittels zwischen dem Elementkörper und der Schutzschicht gebildet werden: das flüchtige Lösemittel wird in einem Bereich, in dem der Zwischenraum gebildet werden soll, an der Außenfläche des Elementkörpers angeordnet; an dem Elementkörper, an dem das flüchtige Lösemittel zurückgeblieben ist, wird die grüne Schutzschicht gebildet; und an dem Elementkörper, an dem die grüne Schutzschicht gebildet ist, wird eine Wärmebehandlung vorgenommen, wodurch die Schutzschicht gebildet wird.That is, the gap can be formed as a result of volatilization of the volatile solvent between the element body and the protective layer through a series of the following steps: the volatile solvent is arranged in a region where the gap is to be formed on the outer surface of the element body; the green protective layer is formed on the element body where the volatile solvent remains; and heat treatment is performed on the element body where the green protective layer is formed, thereby forming the protective layer.
Durch das Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements, das das flüchtige Lösemittel verwendet und den Lösemittelanordnungsschritt, den Schutzschichtbildungsschritt, und den Wärmebehandlungsschritt umfasst, kann das Gassensorelement, das zwischen dem Elementkörper und der Schutzschicht den Zwischenraum aufweist, leicht hergestellt werden.By the method for manufacturing the gas sensor element using the volatile solvent and comprising the solvent disposing step, the protective layer forming step, and the heat treatment step, the gas sensor element having the gap between the element body and the protective layer can be easily manufactured.
Wirkung der ErfindungEffect of the invention
Die vorliegende Erfindung kann ein Gassensorelement erbringen, dessen Schutzschicht eine geringere Wärmekapazität als eine durch einen Eintauchprozess gebildete herkömmliche Schutzschicht aufweist.The present invention can provide a gas sensor element whose protective layer has a lower heat capacity than a conventional protective layer formed by an immersion process.
Außerdem kann der Gassensor der vorliegenden Erfindung so gestaltet sein, dass er über das Gassensorelement, dessen Schutzschicht eine geringere Wärmekapazität als eine herkömmliche Schutzschicht aufweist, verfügt.Furthermore, the gas sensor of the present invention can be designed to have the gas sensor element whose protective layer has a lower heat capacity than a conventional protective layer.
Darüber hinaus kann das Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements der vorliegenden Erfindung das Gassensorelement, das zwischen dem Elementkörper und der Schutzschicht den Zwischenraum aufweist und dessen Schutzschicht eine geringere Wärmekapazität als eine herkömmliche Schutzschicht aufweist, herstellen.Furthermore, the method for manufacturing the gas sensor element of the present invention can manufacture the gas sensor element having the gap between the element body and the protective layer and whose protective layer has a lower heat capacity than a conventional protective layer.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
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1 veranschaulicht eine Schnittansicht eines Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang einer Achsenrichtung.1 illustrates a sectional view of an air-fuel ratio sensor according to an embodiment of the present invention along an axial direction. -
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht, die ein Gassensorelement zeigt.2 illustrates a perspective view showing a gas sensor element. -
3 veranschaulicht eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die das Gassensorelement zeigt.3 illustrates an exploded perspective view showing the gas sensor element. -
4 veranschaulicht eine Schnittansicht des Gassensorelements entlang der Linie A-A in2 .4 illustrates a sectional view of the gas sensor element along the line AA in2 . -
5 veranschaulicht eine Schnittansicht des Gassensorelements entlang der Linie B-B in4 .5 illustrates a sectional view of the gas sensor element along the line BB in4 . -
6 veranschaulicht eine erklärende Ansicht im Hinblick auf ein Verfahren zur Herstellung von Grünkörpern der Gassensorelemente.6 illustrates an explanatory view regarding a method for manufacturing green bodies of the gas sensor elements. -
7 veranschaulicht eine erklärende Ansicht, die das Gassensorelement in der Mitte der Herstellung zeigt.7 illustrates an explanatory view showing the gas sensor element in the middle of manufacturing. -
8 veranschaulicht eine Ansicht, die Schritte zur Bildung einer grünen Schutzschicht zeigt.8th illustrates a view showing steps for forming a green protective layer. -
9 veranschaulicht eine Schnittansicht, die ein Gassensorelement mit einem nicht abgeschrägten Elementkörper zeigt.9 illustrates a sectional view showing a gas sensor element with a non-beveled element body.
Arten zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Die folgenden Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf einen Vollbereichs-Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor, der nachstehend lediglich als der Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor bezeichnet sein kann und bei dem es sich unter den Gassensoren um eine Art von Sauerstoffsensor handelt, beschrieben werden. Im Besonderen wird sich diese Beschreibung auf einen Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor zur Verwendung bei einer Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in einem Verbrennungsmotor beziehen, der an einem Auspuffrohr des Verbrennungsmotors angebracht ist und ein Gassensorelement (Erfassungselement) einsetzt, um ein bestimmtes Gas (Sauerstoff), das in einem zu messenden Gas, insbesondere Abgas, enthalten ist, zu messen.The following embodiments will be described with reference to a full-range air-fuel ratio sensor, which may hereinafter be referred to merely as the air-fuel ratio sensor, which is a type of oxygen sensor among gas sensors. In particular, this description will refer to an air-fuel ratio sensor for use in feedback control of the air-fuel ratio in an internal combustion engine, which is mounted on an exhaust pipe of the internal combustion engine and employs a gas sensor element (detecting element) to measure a specific gas (oxygen) contained in a gas to be measured, particularly exhaust gas.
1. Erste Ausführungsform1. First embodiment
1-1 Der Gesamtaufbau1-1 The overall structure
Der Gesamtaufbau eines Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensors, der ein Gassensorelement der vorliegenden Erfindung verwendet, wird unter Bezugnahme auf
Wie in
Wie später ausführlich beschrieben werden wird, umfasst das Gassensorelement 7 einen rechteckigen Parallelepipedelementkörper 70, der sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine poröse Schutzschicht 17, die einen vorderen Endabschnitt des Elementkörpers 70 bedeckt. Der Elementkörper 70 weist einen Erfassungsabschnitt 90 auf, der in seinem vorderen Endbereich bereitgestellt ist und zur Erfassung eines bestimmten Gases, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, geeignet ist. Außerdem weist das Gassensorelement 7 Elektrodenanschlussflächen 25, 27, 29, 31, und 33 auf, die an der Außenfläche seines hinteren Endabschnitts (eines oberen Endabschnitts in
Die Anschlussklemmen 15 sind elektrisch mit den Elektrodenanschlussflächen 25, 27, 29, 31 bzw. 33 des Gassensorelements 7 verbunden und sind auch elektrisch mit entsprechenden Leitungsdrähten 35, die sich von außen her in den Sensor erstrecken, verbunden, wodurch elektrische Strompfade gebildet werden, durch die elektrischer Strom zwischen einer externen Vorrichtung, die an die Leitungsdrähte 35 angeschlossen ist, und den Elektrodenanschlussflächen 25, 27, 29, 31, und 33 fließt.The
Das Metallgehäuse 5 weist eine im Wesentlichen röhrenförmige Form auf und ist so gestaltet, dass er eine Durchgangsöffnung 37, die sich in der Achsenrichtung hindurch erstreckt, und einen Absatz 39, der von der Wandfläche der Durchgangsöffnung 37 radial einwärts vorspringt, aufweist. Das Metallgehäuse 5 hält das durch die Durchgangsöffnung 37 eingesetzte Gassensorelement 7 auf eine solche Weise, dass der Erfassungsabschnitt 90 vor dem vorderen Ende der Durchgangsöffnung 37 angeordnet ist, während die Elektrodenanschlussflächen 25, 27, 29, 31, und 33 hinter dem hinteren Ende der Durchgangsöffnung 37 angeordnet sind.The
Außerdem sind in der Durchgangsöffnung 37 des Metallgehäuses 5 ein ringförmiger Keramikhalter 41, ein Talkring 43, ein Talkring 45 und die Keramikhülse 9 auf eine solche Weise in dieser Reihenfolge nach hinten gerichtet gestapelt, dass sie das Gassensorelement 7 radial umgeben.In addition, in the through
Eine Quetschdichtung 49 ist zwischen der Keramikhülse 9 und einem hinteren Endabschnitt 47 des Metallgehäuses 5 angeordnet, während ein Metallhalter 51 zum Halten des Talkrings 43 und des Keramikhalters 41 zwischen dem Keramikhalter 41 und dem Absatz 39 des Metallgehäuses 5 angeordnet ist. Der hintere Endabschnitt 47 des Metallgehäuses 5 ist auf eine solche Weise gecrimpt, dass die Keramikhülse 9 durch die Quetschdichtung 49 nach vorne gepresst wird.A
Darüber hinaus ist eine Schutzeinrichtung 55, die aus Metall (z.B. Edelstahl) besteht und einen Doppelaufbau aufweist, zum Beispiel durch Schweißen an dem Außenumfang eines vorderen Endabschnitts 53 des Metallgehäuses 5 angebracht und deckt sie einen vorspringenden Abschnitt des Gassensorelements 7 ab.In addition, a
Andererseits ist ein Außenrohr 57 an dem Außenumfang eines hinteren Abschnitts des Metallgehäuses 5 fixiert. Eine Durchführung 61, worin Leitungsdrahteinsetzöffnungen 59 gebildet sind, ist in einer hinteren Öffnung des Außenrohrs 57 angeordnet, und die fünf Leitungsdrähte 35 (
Der Separator 13 weist einen Kragenabschnitt 63 auf, der an seinem Außenumfang gebildet ist, und der Kragenabschnitt 63 ist durch ein Halteelement 65 an dem Außenrohr 57 fixiert.The
1-2. Der Aufbau des Gassensorelements1-2. The structure of the gas sensor element
Als nächstes wird der Aufbau des Gassensorelements 7, der ein wesentliches Element der vorliegenden Ausführungsform ist, unter Bezugnahme auf
Wie in
Das Gassensorelement 7 umfasst einen rechteckigen Parallelepipedelementkörper 70, der sich in der Längsrichtung erstreckt, und die poröse Schutzschicht 17, die einen vorderen Endabschnitt (einen unteren Endabschnitt in
Wie in
Das Element 71 umfasst eine Sauerstoffkonzentrationszelle 81, die so gestaltet ist, dass poröse Elektroden 77 und 79 an jeweiligen entgegengesetzten Seiten eines Festelektrolytkörpers 75 gebildet sind; eine Sauerstoffpumpenzelle 89, die so gestaltet ist, dass poröse Elektroden 85 und 87 an jeweiligen entgegengesetzten Seiten eines Festelektrolytkörpers 83 gebildet sind; und einen isolierenden Abstandshalter 93, der zwischen die beiden Zellen 81 und 89 geschichtet bzw. laminiert ist und worin eine hohle Gasmesskammer 91 gebildet ist. Die Festelektrolytkörper 75 und 83 sind aus Zirkoniumoxid, das Yttriumoxid als Stabilisator in einer Festlösung enthält, gebildet und die porösen Elektroden 77, 79, 85, und 87 sind hauptsächlich aus Pt gebildet.The
Der isolierende Abstandshalter 93, in dem die Gasmesskammer 91 gebildet ist, ist hauptsächlich aus Aluminiumoxid gebildet. Die poröse Elektrode 77 der Sauerstoffkonzentrationszelle 81 und die poröse Elektrode 87 der Sauerstoffpumpenzelle 89 sind auf eine solche Weise angeordnet, dass sie zu der hohlen Gasmesskammer 91 hin freiliegen.The insulating
Das Element 71 weist zwei Gaseinlässe 94 auf, die in jeweiligen Seiten davon (Seiten des isolierenden Abstandshalters 93) gebildet sind. Die Gaseinlässe 94 dienen als Einlässe für Abgas (das zu messende Gas) und stehen mit der Gasmesskammer 91 in Verbindung. In jeweiligen Pfaden, die sich von den beiden Gaseinlässen 94 zu der Gasmesskammer 91 erstrecken, sind Diffusionssteuerabschnitte 95 gebildet. Die Diffusionssteuerabschnitte 95 sind poröse Körper, die zum Beispiel aus Aluminiumoxid gebildet sind, und steuern die Diffusion des zu messenden Gases, das in die Gasmesskammer 91 strömt. Die Diffusionssteuerabschnitte 95 liegen von den Gaseinlässen 94 teilweise frei.The
Das heißt, in dem Gassensorelement 7 sind die Gaseinlässe 94 in den äußersten Flächen des Elementkörpers 70 gebildet und sind sie in zwei unterschiedliche Richtungen gewandt, und liegen die Diffusionssteuerabschnitte 95 in den beiden unterschiedlichen Richtungen frei.That is, in the
Darüber hinaus ist ein isolierendes Substrat 97, das hauptsächlich aus Aluminiumoxid gebildet ist, auf die Seite der ersten Hauptfläche 21 (die obere Seite in
Die Gasmesskammer 91 befindet sich in einem vorderen Endbereich (einem linken Endbereich in
Andererseits ist das Heizelement 73 so gebildet, dass ein wärmeerzeugendes Widerstandsmuster 105, das hauptsächlich aus Pt gebildet ist, zwischen isolierende Substrate 101 und 103, die hauptsächlich aus Aluminiumoxid gebildet sind, eingefügt ist.On the other hand, the
Das Gassensorelemente 7 hat drei Elektrodenanschlussflächen 25, 27, und 29, diean einem hinteren Endabschnitt (einem rechten Endabschnitt in
Wie in
Außerdem ist wie in
Außerdem sind wie in
Da das so gestaltete Gassensorelement 7 unter erneuter Bezugnahme auf
Genauer weist das Gassensorelement 7 vier Außenwände auf, die sich in seiner Längsrichtung erstrecken; d.h., die erste Hauptfläche 21 und die zweite Hauptfläche 23, und die erste Seitenfläche 111 und die zweite Seitenfläche 113 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 21 und der zweiten Hauptfläche 23. Außerdem weist das Gassensorelement 7 die erste Kante H1, die eine Kammlinie zwischen der ersten Hauptfläche 21 und der ersten Seitenfläche 111 ist; die zweite Kante H2, die eine Kammlinie zwischen der ersten Hauptfläche 21 und der zweiten Seitenfläche 113 ist; die dritte Kante H3, die eine Kammlinie zwischen der zweiten Hauptfläche 23 und der zweiten Seitenfläche 113 ist; und die vierte Kante H4, die eine Kammlinie zwischen der zweiten Hauptfläche 23 und der ersten Seitenfläche 111 ist, auf.More specifically, the
Die erste Kante H1, die zweite Kante H2, die dritte Kante H3, und die vierte Kante H4 sind um 0,2 mm abgeschrägt, wodurch sie eine erste Längskantenabschrägung 121, eine zweite Längskantenabschrägung 122, eine dritte Längskantenabschrägung 123 (siehe
Das Gassensorelement 7 ist auch an vier Kammlinien seiner hinteren Endfläche 129 (der oberen Endfläche in
Als nächstes werden Zwischenräume 18, die zwischen dem Elementkörper 70 und der Schutzschicht 17 des Gassensorelements 7 gebildet sind, beschrieben werden.Next,
Die Schutzschicht 17 ist aus porösem Aluminiumoxid gebildet und bedeckt wenigstens den Erfassungsabschnitt 90 des Elementkörpers 70. Die Zwischenräume 18 sind so zwischen der Schutzschicht 17 und dem Elementkörper 70 gebildet, dass sie die Schutzschicht 17 und den Elementkörper 70 trennen.The
Die Anzahl der Zwischenräume 18 beträgt wenigstens vier. Die Zwischenräume 18 sind so gebildet, dass sie vier Eckpunkten 74 der vorderen Endfläche 127 des Elementkörpers 70 entsprechen. Jeder Zwischenraum 18 ist so an einem einzelnen Eckpunkt 74 gebildet, dass er sich über drei Flächen des Elementkörpers 70, die den einzelnen Eckpunkt 74 definieren, erstreckt. Zum Beispiel ist der von den vier Zwischenräumen 18, die in
Da der Elementkörper 70 der vorliegenden Ausführungsform die erste Längskantenabschrägung 121, die zweite Längskantenabschrägung 122, die dritte Längskantenabschrägung 123, und die vierte Längskantenabschrägung 124 aufweist, nimmt jeder der vier Eckpunkte 74 die Form einer Kammlinie an, die durch die vordere Endfläche 127 und jede aus der ersten Längskantenabschrägung 121, der zweiten Längskantenabschrägung 122, der dritten Längskantenabschrägung 123, und der vierten Längskantenabschrägung 124 definiert ist.Since the
Außerdem sind die Zwischenräume 18 wie in
Bei dem Gassensorelement 7 sind die Zwischenräume 18 an jenen jeweiligen Eckpunkten 74 der vorderen Endfläche 127 des Elementkörpers 70 bereitgestellt, an denen die Dicke der Schutzschicht 17 zur Abnahme neigt, wobei sie sich über drei Flächen des Elementkörpers 70, die jeden der Eckpunkte 74 definieren, erstrecken. Somit sind der Elementkörper 70 und die Schutzschicht 17 getrennt. Daher kann ein Brechen der Eckpunkte 74 des vorderen Endes des Elementkörpers 70, das sich andernfalls aus einem Temperaturschock ergeben könnte, der von einem Anhaften von Wasser herrührt, unterdrückt werden, obwohl die Dicken L1 bis L4 der Schutzschicht 17 in der Nähe der Eckpunkte 74 gering sind. Dies liegt daran, dass die Zwischenräume 18, die an den Eckpunkten 74 bereitgestellt sind, kondensiertes Wasser, das an der Schutzschicht 17 anhaftet, dazu bringt, unter Umgehung der Zwischenräume 18 in die Schutzschicht 17 einzudringen, wodurch verhindert wird, dass das kondensierte Wasser die Eckpunkte 74 erreicht.In the
Außerdem sind die Zwischenräume 18 nur in dem vorderen Bereich E1, der sich vor der Stelle 19 an den vier Seitenflächen (der ersten Hauptfläche 21, der zweiten Hauptfläche 23, der ersten Seitenfläche 111, und der zweiten Seitenfläche 113) des Elementkörpers 70 befindet, an der die Schutzschicht 17 die größte Dicke Dmax aufweist, gebildet. Daher kann durch die Zwischenräume 18 verhindert werden, dass das kondensierte Wasser die Eckpunkte 74 erreicht. Außerdem ist es möglich, eine Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht 17 und dem Elementkörper 70 in einem hinteren Bereich E2, der sich hinter der Stelle 19 befindet, zu unterdrücken.In addition, the
Zudem steht die Schutzschicht 17 mit wenigstens einem Abschnitt der vorderen Endfläche 127 in Kontakt, und steht sie mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen (der ersten Hauptfläche 21, der zweiten Hauptfläche 23, der ersten Seitenfläche 111, und der zweiten Seitenfläche 113) in dem vorderen Bereich E1 in Kontakt. Dadurch kann trotz des Umstands, dass die Zwischenräume 18, die gebildet sind, um den Elementkörper 70 und die Schutzschicht 17 zu trennen, in dem vorderen Bereich E1 bereitgestellt sind, eine Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht 17 und dem Elementkörper 70 in dem vorderen Bereich E1 unterdrückt werden. Da die Schutzschicht 17 mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen des Elementkörpers 70 in dem vorderen Bereich E1 in Kontakt steht, ist es insbesondere möglich, eine Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht 17 und dem Elementkörper 70 in dem vorderen Bereich E1 noch weiter zu unterdrücken.In addition, the
Außerdem steht der Elementkörper 70 in dem vorderen Bereich E1 durch einen Abschnitt der vorderen Endfläche 127 und Abschnitte der Seitenflächen (der ersten Hauptfläche 21, der zweiten Hauptfläche 23, der ersten Seitenfläche 111, und der zweiten Seitenfläche 113) in dem vorderen Bereich E1 mit der Schutzschicht 17 in Kontakt, wobei die gesamte Flächenausdehnung des Abschnitts der vorderen Endfläche 127 und der Abschnitte der Seitenflächen die Hälfte der gesamten Flächenausdehnung der vorderen Endfläche 127 und der Seitenflächen beträgt. Da in dem vorderen Endbereich E1 eine ausreichende Kontaktfläche zwischen dem Elementkörper 70 und der Schutzschicht 17 sichergestellt werden kann, wird es noch unwahrscheinlicher, dass es zu einer Trennung der Schutzschicht 17 von dem Elementkörper 70 kommt.In addition, the
Wie in
Wenn die Höchstbreite W1 jedes Zwischenraums 18 kleiner als die Hälfte der Breite W2 des Elementkörpers 70 ist, kann verhindert werden, dass der Zwischenraum 18 an der Außenfläche des vorderen Bereichs E1 des Elementkörpers 70 einen übermäßig großen Bereich einnimmt, wodurch eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen dem Elementkörper 70 und der Schutzschicht 17 sichergestellt wird.When the maximum width W1 of each
Außerdem ist wie in
Wenn die Höchstdicke T1 jedes Zwischenraums 18 kleiner als die Hälfte der Dicke T2 des Elementkörpers 70 ist, kann verhindert werden, dass der Zwischenraum 18 an der Außenfläche des vorderen Bereichs E1 des Elementkörpers 70 einen übermäßig großen Bereich einnimmt, wodurch eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen dem Elementkörper 70 und der Schutzschicht 17 sichergestellt wird.When the maximum thickness T1 of each
1-3. Das Verfahren zur Herstellung des Gassensors1-3. The process for manufacturing the gas sensor
Unter Bezugnahme auf
Bei der Herstellung des Gassensorelements 7 wird zuerst ein nicht zusammengepresstes Laminat angefertigt, indem verschiedene allgemein bekannte Materialien, die zur Bildung des Gassensorelements 7 verwendet werden, aneinander geschichtet bzw. laminiert werden; insbesondere unter anderem grüne Festelektrolytplatten, die zur Bildung der Festelektrolytkörper 75 und 83 des Elements 71 verwendet werden, und grüne Isolierplatten, die zur Bildung der isolierenden Substrate 97, 101, und 103 des Heizelements 73 und des Elements 71 verwendet werden. In dem nicht zusammengepressten Laminat sind unter anderem vorab gebildete grüne Elektrodenanschlussflächen, die zu den Elektrodenanschlussflächen 25, 27, 29, 31, und 33 werden sollen, vorhanden.In manufacturing the
Unter diesen Materialien wird zum Beispiel die grüne Festelektrodenplatte auf die folgende Weise gebildet. Zuerst werden einem Keramikpulver, das hauptsächlich Zirkoniumoxid enthält, Aluminiumoxidpulver, Butyralharz usw. hinzugefügt. Dem entstandenen Gemisch wird ein Mischlösemittel (Toluol und Methylethylketon) beigemischt, wodurch eine Aufschlämmung gebildet wird. Die Aufschlämmung wird durch einen Rakelprozess zu einer Platte ausgeführt, und das Mischlösemittel wird verflüchtigt, was die grüne Festelektrolytplatte ergibt.Among these materials, for example, the green solid electrode plate is formed in the following way. First, alumina powder, butyral resin, etc. are added to a ceramic powder mainly containing zirconia. A mixed solvent (toluene and methyl ethyl ketone) is mixed into the resulting mixture to form a slurry. The slurry is made into a plate by a doctor blade process, and the mixed solvent is volatilized to form the green solid electrolytic plate.
Ferner wird die grüne Isolierplatte auf die folgende Weise gebildet. Zuerst werden einem Keramikpulver, das hauptsächlich Aluminiumoxid enthält, Butyralharz und Dibutylphthalat hinzugefügt. Dem entstandenen Gemisch wird ein Mischlösemittel (Toluol und Methylethylketon) beigemischt, wodurch eine Aufschlämmung gebildet wird. Die Aufschlämmung wird durch einen Rakelprozess zu einer Platte ausgeführt, und das Mischlösemittel wird verflüchtigt, was die grüne Isolierplatte ergibt.Further, the green insulation board is formed in the following manner. First, butyral resin and dibutyl phthalate are added to a ceramic powder mainly containing alumina. A mixed solvent (toluene and methyl ethyl ketone) is mixed into the resulting mixture to form a slurry. The slurry is made into a board by a doctor blade process, and the mixed solvent is volatilized to give the green insulation board.
Darüber hinaus werden grüne Diffusionssteuerabschnitte auf die folgende Weise gebildet. Zuerst werden 100 Masse-% Aluminiumoxidpulver und ein Plastifiziermittel nass gemischt, wodurch eine Aufschlämmung gebildet wird, in der das Aluminiumoxidpulver und das Plastifiziermittel verteilt sind. Das Plastifiziermittel enthält Butyralharz und DBP. Die Aufschlämmung wird auf Bereiche aufgebracht, in denen die Diffusionssteuerabschnitte 95 und der Lüftungsabschnitt 99 durch Brennen gebildet werden sollen, wodurch die grünen Diffusionssteuerabschnitte gebildet werden.In addition, green diffusion control portions are formed in the following manner. First, 100 mass% alumina powder and a plasticizer are wet-mixed to form a slurry in which the alumina powder and the plasticizer are dispersed. The plasticizer contains butyral resin and DBP. The slurry is applied to areas where the
Dann wird das nicht zusammengepresste Laminat unter einem Druck von 1 MPa zusammengepresst, was den wie in
Der durch die Ausübung von Druck hervorgebrachte Grünkörper 141 wird in mehrere (z.B. zehn) Laminate geschnitten, wovon jedes eine bestimmte Größe aufweist, die mit jener des Elements 71 und des Heizelements 73 des Gassensorelements 7 in Wesentlichen identisch ist.The
Anschließend wird das grüne Laminat entbindert und darüber hinaus einem eine Stunde langen normalen Brennen bei 1.500 °C unterzogen, was ein wie in
Als nächstes wird das gebrannte Laminat 143 an seinen vier in der Längsrichtung verlaufenden Kanten (der ersten Kante H1, der zweiten Kante H2, der dritten Kante H3, und der vierten Kante H4) abgeschrägt, wodurch die erste Längskantenabschrägung 121, die zweite Längskantenabschrägung 122, die dritte Längskantenabschrägung 123, und die vierte Längskantenabschrägung 124 (siehe
Nachdem der Elementkörper 7 wie oben erwähnt hervorgebracht wurde, wird eine grüne Schutzschicht um einen vorderen Endabschnitt des Elementkörpers 70 gebildet. Die grüne Schutzschicht wird durch Brennen zu der Schutzschicht 17 mit den Zwischenräumen (siehe
In einem Stadium vor der Bildung der grünen Schutzschicht 117 sind an dem Elementkörper 70 kein flüchtiges Lösemittel 118 und keine grüne Schutzschicht 117 vorhanden.In a stage before the formation of the green
Zuerst wird in dem ersten Schritt das flüchtige Lösemittel 118 (z.B. Ethanol, Propylenglykol, oder Butylcarbitol) auf die vier Eckpunkte 74 der vorderen Endfläche 127 des Elementkörpers 70 aufgebracht. Dabei wird das flüchtige Lösemittel 118 auf eine solche Weise auf jeden Eckpunkt 74 aufgebracht, dass sich das flüchtige Lösemittel 118 entlang von drei Flächen des Elementkörpers 70, die den Eckpunkt 74 definieren, erstreckt. Das heißt, in dem ersten Schritt wird das flüchtige Lösemittel 118 auf Bereiche aufgebracht, die nach dem Brennen zu den Zwischenräumen 18 werden sollen.First, in the first step, the volatile solvent 118 (e.g., ethanol, propylene glycol, or butyl carbitol) is applied to the four
In dem nächsten Schritt wird, während das flüchtige Lösemittel 118 zurückgeblieben ist, ein vorderer Endabschnitt des Elementkörpers in eine Schutzschichtaufschlämmung in einem Aufschlämmungsbehälter eingetaucht, wodurch ein Abschnitt einer grünen Schutzschicht 117 auf eine solche Weise auf dem Elementkörper 70 gebildet wird, dass wenigstens der Erfassungsabschnitt 90 bedeckt wird.In the next step, while the volatile solvent 118 is left, a front end portion of the element body is immersed in a protective layer slurry in a slurry tank, whereby a portion of a green
In dem anschließenden dritten Schritt wird der vordere Endabschnitt des Elementkörpers 70 erneut in die Schutzschichtaufschlämmung in dem Aufschlämmungsbehälter eingetaucht, wodurch ein anderer Abschnitt der grünen Schutzschicht 117 gebildet wird. Anschließend wird das Eintauchen für eine bestimmte Anzahl von Malen durchgeführt, wodurch die Bildung der grünen Schutzschicht 117, die eine bestimmte Dicke aufweist, abgeschlossen wird.In the subsequent third step, the front end portion of the
In dem anschließenden vierten Schritt wird die grüne Schutzschicht 117 einer Wärmebehandlung unterzogen. Im Besonderen wird der Elementkörper 70 mit der darauf gebildeten grünen Schutzschicht 117 einer drei Stunden langen Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1.000 °C unterzogen, was das Gassensorelement 7, auf dem die Schutzschicht 17 mit den Zwischenräumen 18 gebildet ist, ergibt. Die grüne Schutzschicht 117 wird gebrannt, um dadurch zu der Schutzschicht 17 zu werden, und die Bereiche, auf die das flüchtige Lösemittel 118 aufgebracht wurde, werden zu den Zwischenräumen 18.In the subsequent fourth step, the green
Während des Zeitraums von der Aufbringung des flüchtigen Lösemittels 118 in dem ersten Schritt bis zu der Wärmebehandlung der grünen Schutzschicht 117 in dem vierten Schritt verflüchtigt sich das flüchtige Lösemittel 118 allmählich, wodurch die Zwischenräume 18 zwischen dem Elementkörper 70 und der Schutzschicht 17 gebildet werden.During the period from the application of the volatile solvent 118 in the first step to the heat treatment of the green
Das so gebildete Gassensorelement 7 wird in einem Teilmontageschritt an dem Metallgehäuse 5 montiert.The
Im Besonderen wird in diesem Teilmontageschritt das Gassensorelement 7, das durch das obige Verfahren hergestellt wurde, in den Metallhalter 51 eingesetzt; darüber hinaus wird das Gassensorelement 7 durch den Keramikhalter 41 und den Talkring 43 an seiner Stelle fixiert, was einen Teilaufbau ergibt. Unter Fixieren des Teilaufbaus an dem Metallgehäuse 5 und Einsetzen eines in der Achsenrichtung hinteren Endabschnitts des Gassensorelements 7 durch den Talkring 45 und die Keramikhülse werden diese Elemente anschließend in das Metallgehäuse 5 eingesetzt.Specifically, in this partial assembly step, the
Dann wird der hintere Endabschnitt 47 des Metallgehäuses 5 zu der Keramikhülse 9 gecrimpt, was einen unteren Teilaufbau ergibt. An dem unteren Teilaufbau wurde davor die Schutzeinrichtung 55 angebracht. Then, the
Nun werden das Außenrohr 57, der Separator 13, die Durchführung 61 usw. zusammengesetzt, was einen oberen Teilaufbau ergibt. Dann werden der untere Teilaufbau und der obere Teilaufbau miteinander verbunden, was den Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor 1 ergibt.Next, the
1-4. Vergleichsversuch1-4. Comparison test
Um die Beständigkeit des Gassensorelements der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf ein Anhaften von Wasser zu überprüfen, wurde ein Wasseranhaftungsversuch vorgenommen. Die Versuchsergebnisse werden nachstehend beschrieben werden.In order to check the water adhesion resistance of the gas sensor element of the present invention, a water adhesion test was conducted. The test results will be described below.
Bei diesem Versuch wurde eine bestimmte Wassermenge zum Anhaften an der Schutzschicht 17 des Gassensorelements 7 gebracht, um festzustellen, ob der Elementkörper 70 gebrochen ist, oder nicht. Ein von dem Gassensorelement 7 ausgegebenes Sensorsignal Ip wurde überwacht. Wenn die Veränderung des überwachten Sensorsignals Ip im Verhältnis zu dem Sensorsignal Ip vor dem Anhaften des Wassers gleich oder größer als 1 % war, wurde der Elementkörper 70 als gebrochen angesehen. Wenn die Veränderung des überwachten Sensorsignals Ip im Verhältnis zu dem Sensorsignal Ip vor dem Anhaften des Wassers geringer als 1 % war, wurde der Elementkörper 70 als nicht gebrochen angesehen.In this test, a certain amount of water was caused to adhere to the
Bei diesem Versuch wurde ein Gassensorelement, das zwischen der Schutzschicht und dem Elementkörper keine Zwischenräume aufwies, als Vergleichsbeispiel angefertigt und dem Wasseranhaftungsversuch unterzogen. Der Wasseranhaftungsversuch wurde an zwei Versuchsstücken (Beispiel 1 und 2) der vorliegenden Erfindung, die sich hinsichtlich der Dicke der Schutzschicht an Ecken des vorderen Endes des Gassensorelements unterschieden, und an zwei Versuchsstücken (Vergleichsbeispiele 1 und 2), die sich hinsichtlich der Dicke der Schutzschicht an Ecken des vorderen Endes des Gassensorelements unterschieden, vorgenommen.In this test, a gas sensor element having no gaps between the protective layer and the element body was prepared as a comparative example and subjected to the water adhesion test. The water adhesion test was conducted on two test pieces (Examples 1 and 2) of the present invention which differed in the thickness of the protective layer at corners of the front end of the gas sensor element and on two test pieces (Comparative Examples 1 and 2) which differed in the thickness of the protective layer at corners of the front end of the gas sensor element.
Bei dem Versuch wurde das anhaftende Wasser in fünf Stufen vermehrt (1 µl, 2 µl, 5 µl, 7 µl, und 10 µl). Wenn ein bestimmtes Versuchsstück bei einer bestimmten anhaftenden Wassermenge ein Brechen erfuhr, wurde der Versuch an diesem Versuchsstück bei dieser Stufe der Wassermenge abgebrochen.In the experiment, the amount of water adhering to the specimen was increased in five steps (1 µl, 2 µl, 5 µl, 7 µl, and 10 µl). If a particular specimen fractured at a certain amount of water adhering to the specimen, the experiment was stopped at that level of water adhering to the specimen.
Tabelle 1 zeigt die Versuchsergebnisse. In Tabelle 1 gibt die in der Spalte „Ergebnis des Wasseranhaftungsversuchs“ auftretende Bewertung „gut“ an, dass es nicht zu einem Brechen des Elementkörpers kam, und gibt „schlecht“ an, dass es zu einem Brechen des Elementkörpers kam. Tabelle 1
Gemäß den Versuchsergebnissen kam es bei den Beispielen 1 und 2 bei allen Versuchsstufen der Menge des anhaftenden Wassers (1 µm bis 10 µm) nicht zu einem Brechen des Elementkörpers. Das Vergleichsbeispiel 1 erfuhr bei einer Menge an anhaftendem Wasser von 2 µm ein Brechen des Elementkörpers, und das Vergleichsbeispiel 2 erfuhr bei einer Menge an anhaftendem Wasser von 5 µm ein Brechen des Elementkörpers.According to the test results, no breakage of the element body occurred in Examples 1 and 2 at any test level of the amount of adhering water (1 µm to 10 µm). Comparative Example 1 experienced breakage of the element body at an amount of adhering water of 2 µm, and Comparative Example 2 experienced breakage of the element body at an amount of water adhesion of 5 µm.
Somit wird es bei dem Gassensorelement 7 der vorliegenden Erfindung verglichen mit einem Gassensorelement, das keine Zwischenräume aufweist, weniger wahrscheinlich zu einem Brechen des Elementkörpers, das sich andernfalls aus einem Temperaturschock ergeben könnte, kommen und weist es daher eine hervorragende Beständigkeit im Hinblick auf das Anhaften von Wasser auf.Thus, the
1-5. Wirkungen1-5. Effects
Wie oben beschrieben weist das Gassensorelement 7 in dem Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor 1 der vorliegenden Ausführungsform zwischen der Schutzschicht 17 und dem Elementkörper 70 die Zwischenräume 18 auf.As described above, in the air-
Das Gassensorelement 7 weist wenigstens vier Zwischenräume 18 auf, die zu vier Eckpunkten 74 des vorderen Endes des Elementkörpers 70 korrespondieren. Jeder Zwischenraum 18 ist so an dem entsprechenden Eckpunkt 74 bereitgestellt, dass sich der Zwischenraum 18 über drei Flächen des Elementkörpers 70, die den Eckpunkt 74 definieren, erstreckt. Außerdem sind die Zwischenräume 18 nur in dem vorderen Bereich E1 gebildet, der sich vor der Stelle 19 (an der die Schutzschicht 17 die größte Dicke Dmax aufweist) an den Seitenflächen (der ersten Hauptfläche 21, der zweiten Hauptfläche 23, der ersten Seitenfläche 111, und der zweiten Seitenfläche 113) des Elementkörpers 70 befindet.The
In dem Gassensorelement 7 sind die Zwischenräume 18 zum Trennen des Elementkörpers 70 und der Schutzschicht 17 so an den Eckpunkten 74 des vorderen Endes des Elementkörpers 70, an denen die Dicke der Schutzschicht 17 wahrscheinlich gering werden wird, gebildet, dass sich jeder Zwischenraum 18 über drei Flächen des Elementkörpers 70, die den entsprechenden Eckpunkt 74 definieren, erstreckt. Daher kann trotz des Umstands, dass die Dicken L1 bis L4 der Schutzschicht 17 in der Nähe der Eckpunkte 74 gering sind, ein Brechen der Eckpunkte des vorderen Endes des Elementkörpers, das sich andernfalls aus einem Temperaturschock ergeben könnte, der von einem Anhaften von Wasser herrührt, unterdrückt werden.In the
Das heißt, verglichen mit einer herkömmlichen Schutzschicht, die durch einen Eintauchprozess gebildet wird, kann die Dicke, und dadurch die Wärmekapazität, der Schutzschicht 17 des Gassensorelements 7 verringert werden.That is, compared with a conventional protective layer formed by an immersion process, the thickness, and thereby the heat capacity, of the
Außerdem sind die Zwischenräume 18 nur in dem vorderen Bereich E1, der sich vor der Stelle 19 an den Seitenflächen des Elementkörpers 70 befindet, an der die Schutzschicht 17 die größte Dicke Dmax aufweist, gebildet. Dank dieses Merkmals ist es möglich, zu verhindern, dass kondensiertes Wasser die Eckpunkte 74 durch die Zwischenräume 18 erreicht, und ist es auch möglich, eine Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht 17 und dem Elementkörper 70 in dem hinteren Bereich E2, der sich hinter der Stelle 19 befindet, zu unterdrücken.In addition, the
Zudem steht die Schutzschicht 17 mit wenigstens einem Abschnitt der vorderen Endfläche 127 des Elementkörpers 70 in Kontakt, und steht sie mit wenigstens einem Abschnitt der vier Seitenflächen (der ersten Hauptfläche 21, der zweiten Hauptfläche 23, der ersten Seitenfläche 111, und der zweiten Seitenfläche 113) in dem vorderen Bereich E1 in Kontakt. Somit kann trotz des Umstands, dass die Zwischenräume 18, die auf eine solche Weise gebildet sind, dass sie den Elementkörper 70 und die Schutzschicht 17 trennen, in dem vorderen Bereich E1 bereitgestellt sind, selbst in dem vorderen Bereich E1 eine Verschlechterung der Haftung zwischen der Schutzschicht 17 und dem Elementkörper 70 unterdrückt werden.In addition, the
1-6. Entsprechung zwischen den Ansprüchen und der vorliegenden Ausführungsform1-6. Correspondence between the claims and the present embodiment
Nachstehend wird die Entsprechung in der Formulierung zwischen den Ansprüchen und der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden.Hereinafter, the correspondence in wording between the claims and the present embodiment will be described.
Die erste Hauptfläche 21, die zweite Hauptfläche 23, die erste Seitenfläche 111, und die zweite Seitenfläche 113 entsprechen den Seitenflächen des Hauptkörpers. Der Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor 1 entspricht dem Gassensor.The first
Der erste Schritt entspricht dem Lösemittelanordnungsschritt; der zweite und der dritte Schritt entsprechen dem Schutzschichtbildungsschritt; und der vierte Schritt entspricht dem Wärmebehandlungsschritt.The first step corresponds to the solvent arrangement step; the second and third steps correspond to the protective layer formation step; and the fourth step corresponds to the heat treatment step.
2. Andere Ausführungsform2. Other embodiment
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die obige Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann sie in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited thereto, but may be embodied in various other forms without departing from the gist of the invention.
Zum Beispiel ist der Elementkörper des Gassensorelements nicht auf einen solchen beschränkt, bei dem die erste Kante H1, die zweite Kante H2, die dritte Kante H3, und die vierte Kante H4 abgeschrägt sind. Der Elementkörper kann so gestaltet sein, dass keine aus der ersten Kante H1, der zweiten Kante H2, der dritten Kante H3, und der vierten Kante H4 abgeschrägt ist.For example, the element body of the gas sensor element is not limited to one in which the first edge H1, the second edge H2, the third edge H3, and the fourth edge H4 are chamfered. The element body may be designed such that none of the first edge H1, the second edge H2, the third edge H3, and the fourth edge H4 is chamfered.
Die Zwischenräume sind nicht notwendigerweise wie in dem Fall der ersten Ausführungsform an allen vier Eckpunkten der vorderen Endfläche des Elementkörpers bereitgestellt. Zum Beispiel können die Zwischenräume an drei oder weniger der vier Eckpunkte bereitgestellt sein. Bei bestimmten Verwendungen des Gassensorelements kann die Bereitstellung eines einzelnen Zwischenraums fähig sein, einen Temperaturschock, der von einen Anhaften von Wasser herrührt, zu unterdrücken. In einem solchen Fall kann die Bereitstellung eines einzelnen Zwischenraums eingesetzt werden. Im Fall der Bereitstellung von zwei oder mehr Zwischenräumen an den entsprechenden Eckpunkten können die Zwischenräume jeweils an wenigstens zwei diagonal befindlichen Eckpunkten bereitgestellt werden.The gaps are not necessarily provided at all four corner points of the front end face of the element body as in the case of the first embodiment. For example, the gaps may be provided at three or less of the four corner points. In certain uses of the gas sensor element, the provision of a single gap may be able to suppress a temperature shock resulting from adhesion of water. In such a case, the provision of a single gap may be employed. In the case of providing two or more gaps at the respective corner points, the gaps may be provided at at least two diagonally located corner points, respectively.
Ein einzelner Zwischenraum ist nicht notwendigerweise an nur einem einzelnen Eckpunkt bereitgestellt, sondern kann so bereitgestellt sein, dass er sich zwischen zwei Eckpunkten und über diese erstreckt.A single gap is not necessarily provided at only a single vertex, but may be provided to extend between and across two vertices.
Im Fall der Bereitstellung einer großen Anzahl von Zwischenräumen oder der Bereitstellung von großen Zwischenräumen wird vorzugsweise eine ausreichende Kontaktfläche zwischen der Schutzschicht und dem Elementkörper bereitgestellt. Zum Beispiel kann durch Anwenden eines Kontakts zwischen der Schutzschicht und dem Elementkörper an wenigstens der Hälfte der Flächenausdehnung der vorderen Endfläche und der Seitenflächen in dem vorderen Bereich E1 des Elementkörpers ein Gassensorelement ausgeführt werden, bei dem es unwahrscheinlich ist, dass es zu einer Trennung der Schutzschicht von dem Elementkörper kommt.In the case of providing a large number of gaps or providing large gaps, it is preferable to provide a sufficient contact area between the protective layer and the element body. For example, by applying contact between the protective layer and the element body to at least half of the area of the front end surface and the side surfaces in the front region E1 of the element body, a gas sensor element in which separation of the protective layer from the element body is unlikely to occur can be realized.
Beschreibung der BezugszeichenDescription of reference symbols
1: Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor; 5: Metallgehäuse; 7: Gassensorelement; 9: Keramikhülse; 11: Einsetzöffnung; 17: Schutzschicht; 18: Zwischenraum; 19: Stelle; 21: erste Hauptfläche; 23: zweite Hauptfläche; 70: Elementkörper; 74: Eckpunkt; 81: Sauerstoffkonzentrationszelle; 89: Sauerstoffpumpenzelle; 90: Erfassungsabschnitt; 91: Gasmesskammer; 94: Gaseinlass; 95: Diffusionssteuerabschnitte; 105: wärmeerzeugendes Widerstandsmuster; 111: erste Seitenfläche; 113: zweite Seitenfläche; 117: grüne Schutzschicht; 118: flüchtiges Lösemittel; 127: vordere Endfläche; 143: gebranntes Laminat; 207: zweites Gassensorelement; 270: zweiter Elementkörper1: air-fuel ratio sensor; 5: metal case; 7: gas sensor element; 9: ceramic sleeve; 11: insertion hole; 17: protective layer; 18: gap; 19: location; 21: first main surface; 23: second main surface; 70: element body; 74: corner point; 81: oxygen concentration cell; 89: oxygen pump cell; 90: detection section; 91: gas measuring chamber; 94: gas inlet; 95: diffusion control sections; 105: heat generating resistance pattern; 111: first side surface; 113: second side surface; 117: green protective layer; 118: volatile solvent; 127: front end surface; 143: fired laminate; 207: second gas sensor element; 270: second element body
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